V rámci ischemického mozkového ložiska existují dvě hlavní zóny poškození: jádrová ischemická zóna a „ischemická penumbra“ (termín obecně používaný pro definici ischemické, ale stále životaschopné mozkové tkáně).
V jádrové zóně, což je oblast těžké ischemie (průtok krve pod 10 % až 25 %), dochází v důsledku ztráty kyslíku a glukózy k rychlému vyčerpání energetických zásob. Těžká ischemie může vést k nekróze neuronů a také podpůrných buněčných elementů (gliových buněk) v těžce ischemické oblasti.
Mozkové buňky v penumbře, okraji mírně až středně ischemické tkáně ležícím mezi tkání, která je normálně perfundovaná, a oblastí, v níž se vyvíjí infarkt, mohou zůstat životaschopné po dobu několika hodin. Je to proto, že penumbralní zóna je zásobována krví kolaterálními tepnami anastomozujícími s větvemi okludovaného cévního stromu (viz vložka). Nicméně i buňky v této oblasti odumřou, pokud nedojde k reperfuzi během prvních hodin, protože kolaterální oběh není dostatečný k tomu, aby udržel nároky neuronů na kyslík a glukózu po neomezenou dobu.
Na tomto příkladu je ischemická penumbra zobrazena jako lem tkáně obklopující těžce ischemické jádro ležící v cévním teritoriu pre-Rolandovy větve levé střední mozkové tepny. Rolandova tepna je uzavřena tromboembolem. Rozsah penumbry se přímo liší podle počtu a průchodnosti kolaterálních tepen.
Penumbra je místem, kde jsou farmakologické intervence nejpravděpodobněji účinné. Může však být možné zachránit i buňky v zóně těžce ischemického jádra. Přestože těžká ischemie zabíjí selektivně zranitelné neurony, gliové buňky mohou být ušetřeny, pokud se včas obnoví průtok krve. Včasná rekanalizace okludované cévy by proto teoreticky měla obnovit perfuzi jak v penumbře, tak v těžce ischemickém jádru. Částečná rekanalizace by měla výrazně zmenšit i velikost penumbry.
.